Book/Report

FZJ-2018-06352

http://join2-wiki.gsi.de/foswiki/pub/Main/Artwork/join2_logo100x88.png Untersuchung der Flußfadenbewegung in dünnen, supraleitenden YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-x}$- Filmen durch mechanische Schwingungsexperimente im Magnetfeld

Hünnekes, C. (Corresponding author)FZJ*

1994
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/19952

Report No.: Juel-2863

Abstract: In der vorliegenden Arbeit wurden Messungen der Inneren Reibung an dünnen, epitaktischen YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-x}$-Filmen (x $\le$ 0,1) mit Dicken zwischen 50 nm und 600 nm in Magnetfeldem bis zu 2,5 T und bei Temperaturen unterhalb von 100 K durchgeführt. Die Filme wurden mittels eines dc-Sputterverfahrens auf LaAlO$_{3}$ bzw. NdGa$_O{3}$-Substraten abgeschieden. Film und Substrat wurden auf einen niedrig dampfenden Si-Schwinger aufgeklebt, so daß die kristallographische c-Achse des Filmes senkrecht zum Feld ausgerichtet war. Schwinger und Probe wurden in eine Eigenschwingung versetzt; aus dem freien Abfall der Schwingung wurde die Resonanzfrequenz und die Dampfung als Funktion von Magnetfeld, Temperatur und Amplitude bestimmt. In der Temperaturabhangigkeit der Dampfung wurde bei Feldem zwischen 70 mT und 400 mT direkt unterhalb der Sprungtemperatur ein Maximum gefunden, das erstmals im Rahmen des TAFF-Modells quantitativ erklart werden konnte. Das TAFF-Modell (TAFF=Thermally Assisted Flux Flow) beschreibt die thermische Entankerung von Flußfäden, die auftritt, wenn die thermische Energie vergleichbar mit der Haftenergie der Flußfäden wird, ein Effekt, der für Hochtemperatur-Supraleiter spezifisch ist. Bei der Beschreibung der Meßkurven wurde von einer log-normal Verteilung der Haftenergien der Flußfäden ausgegangen, die durch die unterschiedlichen in den Proben vorliegenden Haftzentren motiviert wird. Die Größe des Mittelwertes der Haftenergien beträgt etwa 10 eVT und steht in gutem Einklang mit Literaturdaten, die jedoch nur für H//c bekannt sind. Die Dampfungsmaxima liegen auf der in der Literatur bekannten Depinninglinie H$^{2/3} \alpha$ (1-T$_{m}$/T$_{c}$). Eine Verkippung der Proben relativ zurn Magnetfeld zeigt für Winkel gröBer 1$^\circ$ eine Zunahme der Dampfung und eine Abnahme der Haftenergien. Dies deutetauf ein intrinsisches Haften der Flußfäden hin, das in den hier durchgefuhrten Experimenten fur Kippwinkel unterhalb von 1$^\circ$ beobachtbar ist. Bei einer strukturierten Probe mit 7,8 $\mu$m breiten Leiterbahnen tritt bei Feldern oberhalb von 300 mT in der Temperaturabhangigkeit der Dämpfung ein zusätzliches Maximum zwischen 30 K und 70 K auf. Mit steigendem Feld verschiebt sich dieses Maximum zu hoheren Ternperaturen, so daß es nicht auf thermisch aktivierte Prozesse zurückzuführen ist. Eine Klärung der Ursache dieses Maximums war aufgrund der geringen Anzahl der Messungen in dieser Arbeit nicht moglich. Mit der Methode der Inneren Reibung lassen sich neben der Sprungtemperatur auch die kritischen Magnetfelder H$_{c1}$ und H$_{c2}$ sowie, für genügend dicke Filme,die kritische Stromdichte bestimmen. Für die YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-x}$-Filme wurde das untere kritische Feld bei 20 K, 50 K und 80 K bestimmt. Bei 20 K beträgt H$_{c1}$ etwa 28 mT in guter Übereinstimmung mit Literaturdaten. An einem Film mit einer Dicke von 600 nm konnte die kritische Stromdichte bei 20 K aus der Hysterese der feldabhängigen Dampfung nach dem Bean-Modell für Felder unterhalb von 200 mT abgeschätzt werden. Für H gegen 0 T ergibt sich ein Wert von etwa 1,6x10$^{7}$ A/cm$^{2}$. Ein Wert für das obere kritische Feld wurde aus der feldabhängigen Verschiebung des Dämpfungsmaximums einer zu Vergleichszwecken gemessenen NbTi-Legierung abgeschätzt. Er beträgt $\mu_{o}$H$_{c2}$(0 K) $\approx$ 15T. Wegen der nur geringen Verschiebung der Dämpfungsmaxima der YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-x}$-Filme war eine derartige Bestimmung von H$_{c2}$ hier nicht moglich. In der Feldabhängigkeit der Dämpfung treten bei bestimmten Magnetfeldern scharfe Maxima auf. Diese können mit sogenannten "Matching"-Effekten in Einklang gebracht werden, bei denen der Flußlinienabstand im Supraleiter ein ganzzahliger Bruchteil einer Probendimension (hier der Dicke) ist. Bei diesem Erklärungsansatz wird von einer rechteckigen Flußfadenanordnung mit einem Seitenverhältnis von a$_{ab}$/a$_{c}$=5 in Übereinstimmung mit aus der Literatur bekannten Dekorationsexperimenten ausgegangen. Die Höhe der Maxima sowie die Auswahl nur einiger der möglichen Maximapositionen können innerhalb dieser Modellvorstellung nicht erklärt werden.

---

Contributing Institute(s):

1. Publikationen vor 2000 (PRE-2000)

Research Program(s):

1. 899 - ohne Topic (POF3-899) (POF3-899)

---

Database coverage:

---